铣床动力滑台液压系统的设计Word下载.docx
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主
要参数与性能要求如下:
铣削阻力F
=3093N
;
运动部件所受重力
L
G=5700N
快
进
、
退
速
度
υ
=
υ
1
3
=3.5m/min
,
工
2
=60-1000mm/min;
快进行程
L
=300mm,工进行程
=100mm;
往复运动
12
的加速、减速时间
Δt=0.05s;
工作台采用平导轨,水平导轨上的摩
擦力等于零。
液压系统执行元件选为液压缸。
2.负载与运动分析
(1)
工作负载
工作负载即为铣削阻力
F
=3093N。
(2)
摩擦负载
Fs=0.
(3)
惯性负载
=
m
G
∆υ
5700
3.5
⨯
g
∆t
9.8
0
.05×
60
N
679
N
(4)液压缸在工作过程中各阶段的负载为:
-2-
启动阶段:
F=0
启动加速阶段:
F=
m=679N
快进或快退阶段:
工进阶段:
运动时间
F=3093N
快进
工进
t
1
v
2
300
⨯10-3
3.5
/
100
0.1/
5.1s
60s
快退
+
400
6.9s
设液压缸的机械效率
η
=0.96,得出液压缸在各工作阶段的负载
和推力,如表
所列。
表
液压缸各阶段的负载和推力
工况
启动
负载组成
液压缸负载
F/N
液压缸推力
=F/η
/N
加速
F=F
679
707
快进
工进
反向启动
=3093
3093
-3-
快退F=000
根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间,即可绘制出负载
循环图
F-t
和速度循环图
-t,如下图所示。
液压缸的负载图
液压缸的负载图
300
200
400l/mm
v(m/min)
100200300400L/mm
-3.5
液压缸的速度图
-4-
A
F
(
p
ϕ-
)
0.96(1⨯
-
0.3)
⨯106
π
=
0.077
4
50.24
⨯10-4
m2
(二)
确定液压系统主要参数
1.初选液压缸工作压力
所设计的动力滑台在工进时负载最大,在其它工况负载都不太
高,初选液压缸的工作压力
=1MPa。
2.计算液压缸主要尺寸
鉴于动力滑台快进和快退速度相等,这里的液压缸可选用单活塞杆式
差动液压缸(A1=2A2),快进时液压缸差动连接。
工进时为防止车铣
时负载突然消失发生前冲现象,液压缸的回油腔应有背压,参考表
4
选此背压为
p2=0.3MPa。
由式得:
==
23.01⨯10-4
m12
ϕA
46.02
122
则活塞直径
D
=4
A1
d
0.707D
0.054m
参考表
5
及表
6,圆整后取标准数值得
D=80mm,
d=55mm。
由此求得液压缸两腔的实际有效面积为:
π
(D2
26.51⨯10-4
根据计算出的液压缸的尺寸,可估算出液压缸在工作循环中各阶
段的压力、流量和功率,如表2
所列,由此绘制的液压缸工况图如图
-5-
所示。
液压缸在各阶段的压力、流量和功率值
工况负
载
回油腔
进油腔压
压力
力
输入流
量
输入
功率
计算公式
/Np2/MPa
p1/MPa
q×
10-3/m3/s
P
/K
W
快
进
启
动
加
速
恒
—
p1+Δp
0.335
0.633
0.138
0.046
(F
p
m
/(A
)
q
(A
q
工进
309
30.60.956
启0——
快加6790.30.835
0.0030-0
.0050
0.015
-0.02
5
A
/A
0.601
q
退速
恒0
0.3
0.155
0.093
注:
1.
Δp
为回油口到进油口之间的压力损失,取
Δp=0.3MPa
。
2.
快退时,液压缸有杆腔进油,压力为
p1,无杆腔回油,
压力为
p2。
(三)设计液压系统方案和拟定液压系统原理图
设计液压系统方案
由于该机床时固定式机械,这台机床液压系统的功率小,滑台运
-6
-
动速度低,工作负载变化小。
查表可知该液压系统宜采用节流调速方
式和开式循环为宜,现采用进油节流调速回路,为使工作平稳,回油
路上要设置背压阀。
从工况图中可以清楚地看到,在液压系统的工作循环内,液压缸要
求油源交替地提供大流量和小流量油液,,其提供的最大流量是最小
流量的
31
倍,且快进与快退时间t1
和工进时间t2
分别为
=+
l
v
12s
t
≈
(6
100)s
t
0.5
8.3
综上,采用单个限压式变量液压泵供油。
油压源如图
a。
2.选择基本回路
q/(10-3m3/s),p/Mpa,P/kW
0.138
0.6
P1
0.355
0.025
P
0.003
0.601
0.093
l/mm
0.835
0.155
液压缸工况图
由于不存在负载时,系统的做功的工况,也不存在负载制动过程。
故
不需要设置平衡及制动回路。
但必须具有快速运动换向、速度换接以
及调压卸荷等回路
选择快速运动和换向回路
本系统已选定液压缸差动连接和
-7-
变量泵快速运动回路实现快速运动。
考虑到从工进转快退时回油路流
量较大,故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路,以减小液压
冲击。
由于要实现液压缸差动连接,所以选用三位五通电液换向阀,
如图
2b
选择速度换接回路
由于本系统滑台由快进转为工进时,速
度变化大,为减少速度换接时的液压冲击,选用行程阀控制的换接回
路,如图
2c
选择调压和卸荷回路
在变量泵供油的油源形式确定后,调压
和卸荷问题都已基本解决。
即滑台工进时,变量泵的出口压力由油源
中泵直接调定,无需另设调压回路。
在滑台工进和停止时,通过液控
顺序阀卸荷。
a图b图
-8-
c图
2.组成液压系统
将上面选出的液压基本回路组合在一起,并经修改和完善,就可
得到完整的液压系统工作原理图,如下图所示。
在图中,为了解决滑
台工进时进、回油路串通使系统压力无法建立的问题,增设了单向阀。
为了避免机床停止工作时回路中的油液流回油箱,导致空气进入系
统,影响滑台运动的平稳性,图中添置了一个单向阀。
图中增设了一
个压力继电器。
当滑台碰上死挡块后,系统压力升高,它发出快退信
号,操纵电液换向阀换向。
-9-
(四)计算和选择液压件
1.液压泵
液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为
0.956
MPa,如取进油路
上的压力损失为
0.8MPa,为使压力继电器能可靠地工作,取其调整
45
压力高出系统最大工作压力
0.5MPa,则液压泵的最大工作压力应
为
Pp1=(0.956+0.8+0.5)=2.256Mpa
由图
3
可知,液压泵应向液压缸提供的最大流量为
9L/min,因系统
较简单,取泄露系数
KL=1.1,则液压泵的实际流量应为
qp=1.1×
9.0=9.9
L/min
-10-
由于溢流阀的最小稳定溢流量为
3L/min,而工作时输入液压缸的流
量为
6L/min,液压泵单,所以液压泵的流量规格最少应为
6L/min。
根据以上压力和流量的数值查阅产品样本,最后确定选取
YB1
型定
量叶片液压泵,其压泵排量分别为
8mL/r,当液压泵的转速
np=1200r/L
时该液压泵的理论流量为
9.6
L/min,若取液压泵的容积效率
η
v=0.9
,则液压泵的实际输出流量为
P=
8.64L/min
由
于
液压
缸在快退
时输
入功
率最大
,这
时液
压缸工
作压
力为
1.95MPa、流量为
8.64
L/min。
查表取液压泵的总效率,则液压
泵驱动电动机所需的功率为
(qp
pp)/ηP=0.468kw
根据此数值查阅电动机产品样本选取
Y801
型电动机,其额定功率
0.55Kw,额定转速
1200r/min。
2.阀类元件及辅助元件
根据阀类元件及辅助元件在油路的最大工作压力和通过该元件的最
大实际流量,可选出这些液压元件的型号和规格,见表
3。
表中序号
与系统图的元件标号相同。
序元件名估计通过
额定流量
额定压力
型号.规格
流量
号称(L/min)
(Mpa)
(L/min)
溢流阀
6
顺序阀
63
16
YF3-E10B
-11-
单向阀
20
调速阀
63
AXQF-E10B
0.07-50
16
压力继
10
HED1Ka/10
电器
7
行程阀
8
液压缸
9
先导阀
80
35DYF3Y-E10B
10
三位五
通电磁
阀
11
单向阀20
12
限压式
变量叶
片泵
13
滤油器10
xu-63×
80-J
四、总结
这次课程设计花了四五天,通过这段时间的设计,认识到自己的
很多不足,自己知识的很多盲点和漏洞,知识和实践的差距,所以说
通过这次设计我深刻的认识到理论联系实际的能力还急需提高。
在
这个过程中,遇到了一些困难,但是通过和同学的讨论和资料查找还
-12-
是解决了这些难题,随着问题的解决,学习的热情高涨。
本次设计涉及了液压传动的大部分知识还有就是CAD
作图和
word
文档的处理。
也使我们很好的将课本上的知识与实际结合起来,
收获颇多,特别是收集资料和信息的能力,这也是我们大学期间一次
难得机会,总之是获益匪浅。
五、参考文献
1、章宏甲主编:
金属切削机车与液压传动。
北京:
机械工业出版
社,2002
2、蔡春源主编:
机电液设计手册。
机械工业出版社,1997
3、雷天觉主编:
液压工程手册。
机械工业出版社,1990
4、马玉贵主编:
液压件使用与维修技术大全。
中国建材工
业出版社,1986
5、煤炭工业部主编:
液压传动设计手册。
上海:
上海科学技术出版
社,1983
-13-
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- 铣床 动力 液压 系统 设计